Un mollusque avec des dents capables de broyer la roche peut détenir la clé pour fabriquer des matériaux résistants à l'abrasion de la prochaine génération et des matériaux nanométriques pour l'énergie.

Le mollusque, appelé un chiton gumboot, gratte les algues des roches océaniques à l'aide d'un jeu de dents spécialisé fabriqué à partir de la magnétite minérale magnétique. Les dents ont la dureté et la rigidité maximales de tout biominéral connu. Bien que la magnétite soit un minéral géologique que l'on trouve couramment dans la croûte terrestre, seuls quelques animaux sont connus pour le produire, et on sait peu de choses sur la façon dont ils le font.

Une meilleure compréhension du processus de biominéralisation, combinée à une compréhension approfondie de l'architecture et de la mécanique des dents de chiton, pourrait aider les scientifiques non seulement à améliorer les revêtements et l'outillage résistant à l'usure, mais aussi aider à développer des matériaux à l'échelle nanométrique pour des applications énergétiques et à base d'eau.

Maintenant, pour la première fois, une équipe dirigée par Michiko Nemoto, professeur adjoint d'agriculture à l'Université d'Okayama et David Kisailus, professeur de science des matériaux et de génie chimique au Bourns College of Engineering de l'UC Riverside, a découvert une pièce du puzzle génétique qui permet au chiton de produire des nanomatériaux de magnétite.

Les chitons ont plusieurs dizaines de rangées de dents attachées à une structure en forme de ruban. Chaque dent est composée d'une cuspide minéralisée, ou zone pointue, et la base supportant la cuspide minéralisée. La magnétite ne se dépose que dans la région de la cuspide. Au fur et à mesure que les dents s'usent, elles sont remplacées par de nouvelles dents, ainsi, des dents à divers stades de formation sont toujours présentes.

Plutôt que de rechercher des gènes spécifiques, les chercheurs ont examiné le transcriptome, l'ensemble de toutes les molécules d'ARN dans les dents, pour voir quelles substances les gènes exprimaient réellement. L'ADN contient les plans, mais l'ARN est ce qui « transcrit » les plans et aide à les réaliser.

Ils ont découvert que les 20 transcrits d'ARN les plus abondants dans la région des dents en développement contiennent de la ferritine, une protéine qui stocke le fer et le libère de manière contrôlée, tandis que ceux de la région des dents minéralisées contiennent des protéines des mitochondries qui peuvent fournir l'énergie nécessaire pour transformer les matières premières en magnétite. Sur la cuspide entièrement minéralisée, les chercheurs ont également identifié 22 protéines qui comprenaient une nouvelle protéine qu'ils ont appelée "protéine de la matrice des dents radulaires1". La nouvelle protéine pourrait interagir avec d'autres substances présentes sur les dents pour produire de l'oxyde de fer.

Les résultats pourraient aider les scientifiques à résoudre un problème urgent pour l'électronique de prochaine génération :des sources d'énergie à l'échelle nanométrique pour les alimenter. Savoir contrôler la croissance de la magnétite biologique, dont les champs magnétiques ont des applications électriques, pourrait aider les scientifiques à créer des matériaux énergétiques à l'échelle nanométrique.

Le papier en libre accès, "Analyses transcriptomiques et protéomiques intégrées d'un mécanisme moléculaire de la biominéralisation des dents radulaires dans Cryptochiton stelleri , " a été publié le 29 janvier dans Rapports scientifiques . En plus de Nemoto et Kisailus, les auteurs incluent Dongni Ren, Steven Herrera, Songqin Pan, Takashi Tamura, Kenji Inagaki.